UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
ALEXANDER LOBO ROCHA
ALTERNATIVAS PARA O ABASTECIMENTO ENERGÉTICO DOS
FORNOS DE INDÚSTRIAS CERÂMICAS LOCALIZADAS NO
MUNICÍPIO DE SÃO MIGUEL DO GUAMÁ-PA
ALEXANDER LOBO ROCHA
ALTERNATIVAS PARA O ABASTECIMENTO ENERGÉTICO DOS
FORNOS DE INDÚSTRIAS CERÂMICAS LOCALIZADAS NO
MUNICÍPIO DE SÃO MIGUEL DO GUAMÁ-PA
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Pará, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr. Renato Martins das Neves.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Biblioteca Central/UFPA, Belém-Pa
Rocha, Alexander Lobo.
Alternativas para o abastecimento energético dos fornos de indústrias cerâmicas localizadas no Município de São Miguel do Guamá – PA / Alexander Lobo Rocha. – 2013.
126 f.: il.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Pará, Curso de Mestrado do Programa de Pós – Graduação em Engenharia Civil, Pará, 2013.
1.Engenharia Civil. 2.Bioenergia. 3.Biomassa. 4.Cerâmica Vermelha. – II. Título.
ALEXANDER LOBO ROCHA
ALTERNATIVAS PARA O ABASTECIMENTO ENERGÉTICO DOS
FORNOS DE INDÚSTRIAS CERÂMICAS LOCALIZADAS NO
MUNICÍPIO DE SÃO MIGUEL DO GUAMÁ-PA
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Pará, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Banca Examinadora:
____________________________________ Prof. Dr. Renato Martins das Neves
Orientador
_____________________________________________ Prof. Dr. Manoel Fernandes Martins Nogueira
Membro Externo
________________________________________ Prof. Dr. André Augusto Azevedo Montenegro Duarte
AGRADECIMENTOS
Ao autor da vida e meigo mestre Jesus, que por sua vontade e fidelidade, permitiu a realização deste trabalho, iluminando o meu coração durante esta caminhada, proporcionando-me saúde física e emocional.
À minha amada esposa Renata, que de forma especial e carinhosa me deu força e coragem nos momentos de dificuldades, suportando em muitas ocasiões o incômodo de minha ausência. Quero agradecer também a minha filha Rachel, que embora tão pequena e com pouco entendimento, de maneira especial me motivou.
Ao meu pai Renato, homem trabalhador e exemplo de honestidade e responsabilidade, pelo apoio indispensável à minha formação pessoal e acadêmica. Suas simples palavras me trouxeram uma enorme motivação para prosseguir...
À Maria Elina, minha mãe, pela doce companhia, por seus ensinamentos, suas orações, pela sua dedicação e pelo seu amor maior que minha gratidão.
Ao meu querido irmão Marcelo e família, pelo exemplo de vida e parceria. Aos meus sogros José de Ribamar e Celízia Guimarães, pelo incentivo, orações e amizade.
Ao professor Dr. Renato Martins das Neves, meu orientador, pela oportunidade oferecida e credibilidade depositada.
A todos os professores do PPGEC/UFPA, além dos professores Manoel Fernandes Martins Nogueira (UFPA), José Roberto Rodrigues (SINDUSCON/PA) e José Edmundo Accioly de Souza da (UFAL) pela gentileza em servir com valiosas contribuições.
Ao Sr. Raimundo G. Barbosa “Barbosinha”, ex-presidente do SINDICER - São Miguel do Guamá e sua secretária, Maria de Nazaré que não mediram esforços em ajudar, especialmente intermediando o acesso às indústrias cerâmicas pesquisadas.
A todos os ceramistas entrevistados, que gentilmente abriram as portas de suas indústrias, colaborando com todas as informações indispensáveis à realização desta pesquisa.
A Secretaria de Estado de Meio Ambiente (SEMA) pelo suporte prestado, substancial a realização dos meus estudos desenvolvidos ao longo do mestrado.
RESUMO
Diferenciais econômicos e ambientais incorporados a energia da biomassa têm impulsionado a difusão do fornecimento e utilização de biocombustíveis em países desenvolvidos e em desenvolvimento. No Estado do Pará (Brasil), a crescente procura por pó de serragem, caroço de açaí e lenha legalizada, especialmente, relacionada com a atuação de indústrias cerâmicas localizadas no município de São Miguel do Guamá (Pará) e outros segmentos industriais, aponta para uma possível tendência à escassez desses recursos energéticos. Deste modo, necessitando de iniciativa para a busca de combustíveis alternativos que sejam capazes não somente de garantir o suprimento energético indispensável à produção cerâmica atual e futura dessas indústrias, mas também de assegurar a continuidade e preservação dos recursos naturais renováveis da região. Este trabalho consolida pesquisa junto a empresas associadas ao Sindicato das Indústrias Cerâmicas de São Miguel do Guamá, que estão localizadas neste município, utilizando como amostra empresas ceramistas que buscam alternativas em bioenergia, sendo também pesquisados agroindústrias e agricultores presentes nos demais Municípios do Estado do Pará. Objetiva-se a identificação de alternativas para o suprimento energético em fornos cerâmicos, considerando o aproveitamento de fontes energéticas renováveis e oportunidades para redução dos custos de sua aquisição por meio da prática do frete de retorno. Utilizou-se como estratégia de pesquisa o estudo de caso em cinco momentos de entrevistas semiestruturadas orientadas por questionários. Os resultados obtidos indicam que há oportunidade de oferta de biomassa combinante com as necessidades das empresas ceramistas pesquisadas, com potencial para atender demanda energética reprimida e permitindo a continuidade de negócios estratégicos no Pará, como neste momento, o crescente setor da construção civil.
ABSTRACT
Economic and environmental differentials incorporated biomass energy has driven the spread of supply and use of biofuels in developed and developing countries. In the state of Pará (Brazil), the growing demand for biomass like acai lump and legalized firewood, specially related to the performance of the ceramic industry in the São Miguel do Guamá county and other industrial segments, pints to a possible shortage of these energy resources. Thus, initiative is needed to search for
alternative fuels that are capable of not only ensuring the energy supply necessary for the current and future ceramic production of these industries, but also to ensure the continuation and conservation of renewable natural resources in the region. This work consolidates research among member companies of the Association of Ceramics Industries of São Miguel do Guamá, which are located in this municipality, using as a sample the ceramic companies seeking alternative bioenergy, along with the research among the agro-industries and farmers present in other municipalities of the state of Pará. The objective is to identify alternatives for energy supply in ceramic kilns, considering the use of renewable energy sources and opportunities for reducing the cost of its acquisition through the practice of return shipping. It was used as a research strategy case study in five moments of semi-structured interviews guided by questionnaires. The results obtained indicate that there is opportunity to supply biomass matched with the needs of the surveyed ceramic companies, with the potential to meet repressed energy demands and allowing the continuation of strategic business in Pará, as at this time, the growing civil construction industry
LISTA DE SIGLAS
ABC - Associação Brasileira de Cerâmica
ANICER - Associação Nacional da Indústria Cerâmica
BPF - Baixo Ponto de Fluidez
CENBIO - Centro Nacional de Referência em Biomassa
CEPROF-PA - Cadastro de Exploradores e Consumidores de Produtos Florestais do Estado do Pará
CVPC - Cerâmica Vermelha para Construção
DEMA - Delegacia Especializada em Meio Ambiente ETENE - Escritório de Estudos Econômicos do Nordeste
IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais e Renováveis
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IE - Instituto Ecológica
MAPA - Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento PAC - Programa de Aceleração do Crescimento
PCI - Poder Calorífico Inferior PCS - Poder Calorífico Superior
SINDICER - Sindicato das Indústrias Cerâmicas
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Mapa de localização do Município de São Miguel do Guamá ... 14
Figura 2 - Classificação dos tipos de biomassa ... 30
Figura 3 - Principais grupos das fontes de biomassa e fluxograma de processos de conversão energética ... 31
Figura 4 - Fluxograma de Transporte de Resíduos nas Formas sem processamento e Adensados no local da coleta ... 54
Figura 5 - Fluxograma de Transporte de resíduos nas formas sem processamento e adensados no local da queima ... 54
Figura 6 - Delineamento da pesquisa ... 63
Figura 7 - Universos e amostra investigadas no estudo de caso ... 73
Figura 8 - Fases correspondentes a inserção de novas biomassas ... 99
Figura 9 - Formas de fornecimento da produção cerâmica das 06 (seis) indústrias entrevistadas no quarto momento de entrevistas semi-estruturadas ... 105
Figura 10 - Combustíveis utilizados nos fornos das indústrias cerâmicas entrevistadas ... 106
Figura 11 - Consumo mensal de combustíveis das indústrias “L”, “Y” e “T” .... 107
Figura 12 - Dificuldades encontradas pelas 06 (seis) indústrias pesquisadas.. 110
Figura 13 - Municípios do Estado do Pará com potencial de oferta de biomassa vegetal ... 115
Figura 14 - Municípios do Estado do Pará com potencial de oferta de biomassa vegetal ... 116
Figura 15 - Municípios do Estado do Pará com potencial de oferta de biomassa vegetal ... 116
LISTAS DE TABELAS
Tabela 1 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (em bilhões de
unidades) ... 21
Tabela 2 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (109 peças) ... 21
Tabela 3 - Produção brasileira por Região (mil milheiros/mês) – 2008 ... 21
Tabela 4 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (em bilhões de unidades) ... 22
Tabela 5 - Municípios atendidos e as distâncias percorridas para o fornecimento de produtos cerâmicos oriundos do distrito industrial de SMG ... 24
Tabela 6 - Consumo de pó de serragem nas indústrias cerâmicas de SMG .. 24
Tabela 7 - Consumo energético mundial a partir de combustíveis a base de madeira em 2005 (PJ) ... 26
Tabela 8 - Produção mundial dos principais produtos agrícolas para a geração de energia ... 27
Tabela 9 - Produção agrícola de lavouras permanentes ... 31
Tabela 10 - Produção agrícola de lavouras temporárias ... 32
Tabela 11 - Disponibilidade de resíduos agroindustriais ... 36
Tabela 12 - Caracterização energética de biomassa vegetal ... 46
Tabela 13 - Classificação da eficiência de combustãodebiomassasvegetais.. 47
Tabela 14 - Fatores de conversão para quantificação de resíduos gerados .... 48
Tabela 15 - Distâncias rodoviárias entre Municípios produtores e São Miguel do Guamá ... 50
Tabela 16 - Cálculo do custo por tonelada de resíduo de biomassa transportada sem processamento ... 53
Tabela 17 - Quantidade de resíduos gerados a partir de suas respectivas produções ... 56
Tabela 18 - Municípios responsáveis pela produção de mais de uma cultura .. 57
Tabela 19 - Consumo de argila e produção cerâmica mensal das indústrias cerâmicas do primeiro universo ... 74
Tabela 20 - Classificação do perfil de cada indústria ... 75
Tabela 21 - Estimativa da quantidade de energia térmica demandada para produção cerâmica das indústrias “L”, “Y” e “T” ... 108
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Principais grupos de vegetais não lenhosos ... 32
Quadro 2 - Questionário aplicado ao 1° universo de indústrias cerâmicas ... 65
Quadro 3 - Questionário aplicado ao 2° universo de indústrias cerâmicas ... 66
Quadro 4 - Questionário aplicado ao 4° universo de indústrias cerâmicas ... 66
Quadro 5 - Questionário aplicado a amostra de indústrias cerâmicas ... 67
Quadro 6 - Questionário aplicado ao 3° universo de indústrias cerâmicas ... 68
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 14
1.1 TEMA E PROBLEMA DA PESQUISA ... 14
1.2 OBJETIVOS ... 17
1.2.1 Objetivo geral ... 17
1.2.2 Objetivos específicos ... 17
1.3 JUSTIFICATIVA ... 17
1.4 PRESSUPOSTOS ... 18
1.5 DELIMITAÇÕES E LIMITAÇÕES DA PESQUISA ... 19
1.6 ESTRUTURA DOS CAPÍTULOS... 19
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 21
2.1 PANORAMA DA INDÚSTRIA CERÂMICA VERMELHA NO BRASIL ... 21
2.2 ASPECTOS RELEVANTES DO DISTRITO INDUSTRIAL CERÂMICO DE SÃO MIGUEL DO GUAMÁ ... 24
2.3 FONTES DE BIOMASSA RENOVÁVEL EXISTENTES NO MUNDO E NO BRASIL ... 26
2.3.1 Resíduos vegetais ... 31
2.3.2 Resíduos industriais ... 36
2.3.3 Resíduos florestais ... 37
2.4 PANORAMA DA PRODUÇÃO AGRÍCOLA NO ESTADO DO PARÁ ... 38
2.4.1 Disponibilidade de biomassa para fins energéticos ... 38
2.4.1.1 Dendê ... 39
2.4.1.2 Arroz ... 40
2.4.1.3 Cana-de-açúcar ... 40
2.4.1.4 Coco-da-Baía ... 40
2.4.1.5 Açaí ... 41
2.4.1.6 Mandioca ... 42
2.4.1.7 Cacau ... 43
2.4.1.8 Castanha do Pará ... 44
2.4.1.9 Cupuaçu ... 44
2.4.1.10 Milho ... 44
2.4.2 Fatores de conversão para o cálculo da geração de resíduos 47 2.4.3 Distâncias rodoviárias dos Municípios produtores de biomassa para SMG ... 48
2.5 ANÁLISE ECONÔMICA DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE BIOMASSA VEGETAL EM FORNOS DE INDÚSTRIAS CERÂMICAS ... 52
2.5.1 Preparação e o transporte ... 52
2.5.2 Quantificação mensal dos resíduos gerados por Municípios com maior produção agrícola do Estado do Pará ... 55
2.6 MITIGAÇÃO DE CUSTOS ... 59
3 METODOLOGIA ... 61
3.1.1 Revisão bibliográfica ... 64
3.1.2 Roteiro para entrevistas semi-estruturadas ... 64
3.1.3 Diretrizes para entrevistas semi-estruturadas ... 68
3.1.4 Estudo de caso ... 70
3.1.4.1 Resultados, análises e conclusões ... 71
4 RESULTADOS DAS ENTREVISTAS ... 73
4.1 RESULTADOS DO PRIMEIRO MOMENTO DE ENTREVISTAS SEMI-ESTRUTURADAS: indústrias localizadas no município de são Miguel do Guamá e associadas no SINDICER ... 74
4.2 RESULTADOS DO SEGUNDO MOMENTO DE ENTREVISTAS SEMI-ESTRUTURADAS: médias indústrias localizadas no Município de São Miguel do Guamá e associadas no SINDICER ... 76
4.3 RESULTADOS DO TERCEIRO MOMENTO DE ENTREVISTAS SEMI-ESTRUTURADAS: Municípios produtores com potencial para fornecerem biomassas de resíduos vegetais não lenhosos ... 77
4.3.1 Município de Belém ... 77
4.3.1.1 Açaí ... 77
4.3.1.2 Castanha do Pará ... 78
4.3.2 Município de Castanhal ... 79
4.3.2.1 Açaí ... 79
4.3.2.2 Cupuaçu ... 79
4.3.3 Município de Bragança ... 80
4.3.3.1 Arroz ... 80
4.3.3.2 Mandioca ... 81
4.3.3.3 Milho ... 81
4.4 RESULTADOS DO QUARTO MOMENTO DE ENTREVISTAS SEMI-ESTRUTURADAS: A mostra das indústrias que possuem em comum mais de um mercado consumidor ... 82
4.4.1 Indústria cerâmica “L” ... 82
4.4.2 Indústria cerâmica “Y” ... 83
4.4.3 Indústria cerâmica “T” ... 84
4.4.4 Indústria cerâmica “V” ... 85
4.4.5 Indústria cerâmica “H” ... 86
4.4.6 Indústria cerâmica “K” ... 87
4.5 RESULTADOS DO QUINTO MOMENTO DE ENTREVISTAS SEMI-ESTRUTURADAS: Indústrias cerâmicas que recebem crédito de carbono.. 89
4.5.1 Indústria cerâmica “F” ... 89
4.5.2 Indústria cerâmica “V” e “M” ... 90
4.5.3 Indústria cerâmica “U” ... 93
4.5.4 Indústria cerâmica “P” ... 95
4.6 REUNIÃO E AGRUPAMENTO DOS RESULTADOS ... 97
4.6.2 2° Grupo: Fontes de evidências para viabilidade da redução de
custos com aquisição dos novos combustíveis ... 98
4.7 ANÁLISE DOS RESULTADOS DAS ENTREVISTAS ... 98
4.7.1 Quanto ao perfil das indústrias cerâmicas e aquelas que recebem crédito de carbono ... 100
4.7.2 Quanto às indústrias cerâmicas que possuem em comum mais de 01 (um) mercado consumidor e os Municípios representados por estes mercados ... 101
4.7.3 Quanto às oportunidades de combustíveis (alternativos) de biomassa de resíduos agrícolas, de extrativismo vegetal ou de segmentos agroindustriais ... 102
4.7.4 Quanto aos demais aspectos das indústrias cerâmicas que possuem em comum mais de um mercado consumidor ... 104
4.7.5 Quanto às indústrias cerâmicas que recebem crédito de carbono .... 110
4.7.6 Análise econômica no âmbito do transporte de novos combustíveis alternativos ... 111
4.7.6.1 Consumo da atual biomassa (t) ... 111
4.7.6.2 Consumo mensal da casca de castanha do Pará (t) ... 112
4.7.6.3 Total de quilômetros percorridos em 01 (um) mês de fornecimento de casca da castanha do Pará ... 112
4.7.6.4 Custo total de 01 (um) mês de frete para transporte da casca da castanha do Pará ... 112
4.7.6.5 Custo por tonelada de casca da castanha do Pará ... 112
4.7.6.6 Distância máxima viável para o transporte de biomassa vegetal ... 113
5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 118
1 INTRODUÇÃO
1.1 TEMA E PROBLEMA DA PESQUISA
O segmento de edificações sendo altamente demandante de recursos naturais e essencialmente dependente de materiais de construção exerce um importante papel na economia nacional além de ser responsável pela geração de milhares de empregos.
Dentre os materiais tradicionalmente utilizados por este segmento destacam-se aqueles identificados como cerâmica vermelha para construção (CVPC), os quais são produzidos a alta temperatura, usando como fonte de energia a biomassa obtida de vegetais não lenhosos e de lenhosos em algumas situações irregulares. As indústrias do distrito industrial cerâmico de São Miguel do Guamá (SMG), município pertencente à mesorregião do Nordeste Paraense (ver Figura 1), ao longo dos anos experimentaram em seus fornos cerâmicos a utilização de três diferentes tipos de biomassas para produção de CVPC.
Figura 1 - Mapa de localização do Município de São Miguel do Guamá Fonte: Elaborada pelo autor.
Em sua fase artesanal e em parte de seu período industrial essas cerâmicas utilizaram a lenha nativa e no segundo momento deste período até os dias atuais o pó de serragem, o caroço de açaí e a lenha de resíduos de serrarias legalizadas.
Os motivos que levaram essas indústrias a migrarem para o uso de outro tipo de combustível foram o rigoroso controle adotado pelas fiscalizações realizadas ao longo dos anos por parte de órgãos ambientais Estaduais e Federais e a indisponibilidade da biomassa de lenha nativa decorrente de sua escassez, provocada pela intensa devastação florestal ocorrida também no em torno do município em questão.
Consoante à possibilidade de se identificar novos combustíveis para os fornos cerâmicos das indústrias em destaque importa ressaltar que para alguns ceramistas de outras regiões do País a experiência vivenciada com o aproveitamento de resíduos agrícolas e agroindustriais para fins energéticos em fornos cerâmicos mostrou-se positiva em virtude da grande quantidade de biomassa residual gerada a partir das culturas envolvidas e principalmente pelo potencial de energia térmica possível de ser obtido na combustão desses resíduos (SOUZA, 2011; ANICER, 2012; CORTEZ; LORA; AYARZA, 2008; NOGUEIRA; RENDEIRO, 2008; HALL; HOUSE; SCRASE, 2005).
No âmbito da região Norte denota-se que essa disponibilidade poderia ser favorecida não apenas pelo volume de resíduos vegetais gerados pelas atividades agroindustriais ou agrícolas praticadas na região, mas também pela diversidade desses resíduos uma vez que dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2012) revelam a existência de aproximadamente dez tipos de culturas agrícolas sendo praticadas na maioria dos 144 Municípios do Estado do Pará.
Assim, em face da disponibilidade de resíduos agroindustriais1, florestais2 e extrativismo vegetal, e considerando, em suas diversas formas3 de utilização, o potencial calorífico presente nessas biomassas renováveis, acredita-se ser viável e ambientalmente promissora a utilização desses resíduos em fornos de indústrias
1 Entendem-se como resíduos agroindustriais aqueles provenientes do beneficiamento de produtos agrícolas, tais como o arroz, milho, cana-de-açúcar, coco da baía, etc.
2 Os tipos de resíduos gerados são casca, cavaco, costaneira, pó de serra, maravalha e aparas. 3 Souza (2011) explica que as principais formas de utilização de resíduos agrícolas para fins
cerâmicas, uma vez que representa uma oportunidade para a inserção de novas fontes na matriz energética desses segmentos, substituindo principalmente a lenha nativa a baixo custo e ainda sendo representados como recursos energéticos limpos e inesgotáveis (DEMIRBAS, 2005). Para Hall, House e Scrase (2005, p. 29) “Considerar somente a lenha como fonte de biomassa é um erro, pois faz com que o uso de outras fontes, como carvão vegetal, resíduos agrícolas sazonais, resíduos florestais e esterco de aves seja ignorado em muitos países”.
Ante o contexto abordado admite-se que a oferta de novos resíduos de biomassa renovável na matriz energética das indústrias cerâmicas, será voltada ao Distrito Industrial Cerâmico localizado no município de São Miguel do Guamá. Nele a atividade cerâmica é representada pela presença de aproximadamente 42 indústrias onde nelas são fabricados tijolos (dois furos, seis furos, oito furos e maciços) e telhas (plan, comum e capote). Ressalta-se que o fortalecimento deste distrito, que o tornou o mais importante da região norte do Brasil se deu, de acordo com Cordovil (2010) pela nova fase industrial de produção, caracterizada pela incorporação de equipamentos (caixão alimentador, fornos e esteiras) e máquinas (tratores, retroescavadeiras, marombas, prensas e robôs) que modernizaram o processo produtivo da cerâmica vermelha e com isso permitiram a garantia do fornecimento a diversos mercados consumidores, tais como Belém (maior mercado consumidor), Marituba, Ananindeua, Santa Isabel do Pará, Benevides e outros Municípios.
Diante do exposto e considerando a possibilidade da oferta atual dos combustíveis de resíduos vegetais se tornar escassa, torna-se relevante a realização desta pesquisa uma vez que contribui para o enfretamento do problema da falta de resíduos oriundos de indústrias madeireiras e de agroindústrias que beneficiam o açaí, ambos utilizados como combustíveis na etapa de queima das peças cerâmicas.
Dessa forma, esta dissertação busca responder à questão central que fundamentou o tema de pesquisa, sendo esta:
“Quais são as melhores opções de resíduos vegetais não lenhosos disponíveis para fins energéticos em fornos cerâmicos das indústrias localizadas no município de São Miguel do Guamá?”
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo geral
Identificar oportunidades para o abastecimento energético dos fornos das indústrias cerâmicas em estudo, considerando para tanto a disponibilidade e o aproveitamento de resíduos vegetais não lenhosos e meios de redução dos custos de aquisição desses combustíveis.
1.2.2 Objetivos específicos
Identificar quais os tipos de resíduos vegetais não lenhosos são atualmente aproveitados em fornos das indústrias cerâmicas do Brasil;
Determinar a demanda energética atual das indústrias cerâmicas pesquisadas bem como o potencial energético dos resíduos selecionados para pesquisa;
Levantar a presença de atividades agrícolas, agroindustriais e de extrativismo vegetal nos vários Municípios do Estado do Pará bem como a distância desses Municípios em relação ao município de São Miguel do Guamá.
1.3 JUSTIFICATIVA
A atividade econômica mundial vem adotando profundas mudanças em seu estilo de produção, resultando em um modelo de desenvolvimento sustentável, apoiado principalmente na redução da demanda por recursos naturais e na utilização de tecnologias capazes de conter o avanço das emissões, destacando que no caso de uma cadeia de suprimento, até 50% do total das emissões de Gases de Efeito Estufa é resultado da fabricação (EMMETT; SOOD, 2010).
ambientais, como a degradação da terra ou eliminação de resíduos agrícolas (LARSON; KARTHA, 2000).
Hall, House e Scrase (2005) observam que os resíduos industriais, agrícolas e florestais podem ser usados como fonte de biomassa além de possuírem o potencial mais elevado de mitigação de todas as fontes de energia renovável (IEA, 2007).
No município de São Miguel do Guamá, a atividade industrial cerâmica apesar de ser atendida pela oferta energética de biomassa renovável como o pó de serragem, caroço de açaí e lenha legalizada se vê a procura de novas oportunidades de combustíveis alternativos, uma vez que a oferta daqueles combustíveis tem revelado tendência para escassez em consequência de sua procura ocorrer inclusive por parte de outros segmentos industriais. Desse modo, ao propor a oferta de novas oportunidades de combustíveis renováveis, estará sendo promovida a garantia do suprimento energético a este segmento além de evidenciada a efetiva participação da cadeia produtiva da construção civil às demandas ambientais, atualmente discutidas no Brasil e no mundo.
Pelo exposto, verifica-se a necessidade da pesquisa, considerando as implicações de natureza ambiental, social, e econômica, no momento em que a sociedade busca alternativas viáveis para o crescimento econômico sustentável da Região Amazônica.
1.4 PRESSUPOSTOS
Frente à questão de pesquisa apresentada anteriormente pressupõe-se que: A oferta de resíduos com potencial de geração de energia térmica comprovada e
com elevado volume de produção;
Resíduos oriundos de Municípios localizados próximo ao município de São Miguel do Guamá;
1.5 DELIMITAÇÕES E LIMITAÇÕES DA PESQUISA
As limitações assumidas para esta pesquisa possuem relação direta com os objetivos nela apresentados, os quais visam à oferta apenas de combustíveis de resíduos de biomassa vegetal não lenhosa, oriundos de Municípios localizados no Estado do Pará. Entretanto investigar todas as possibilidades de combustíveis existentes nos 144 Municípios do referido Estado não tornaria a pesquisa exequível.
Desse modo para viabilidade do estudo de caso foram adotadas as seguintes restrições:
Pesquisa a pequenas ou médias indústrias que além de associadas ao Sindicato das Indústrias Cerâmicas (SINDICER) encontravam-se localizadas no município de São Miguel do Guamá;
Dentro do universo acima apresentado, pesquisa apenas as indústrias cerâmicas que possuíam em comum mais de um mercado consumidor dos seus produtos cerâmicos;
Identificação da possível oferta de resíduos apenas em Municípios atendidos pela produção cerâmica de mais de uma indústria cerâmica acima pesquisada. Sendo considerada unicamente a quantidade máxima de 03 (três) Municípios; Resíduos de biomassa identificados para oferta em fornos cerâmicos com potencial de geração de energia térmica comprovado por meio de estudos e pesquisas já realizadas e com poder calorífico inferior (PCI) próximo de 12,56MJ/kg.
1.6 ESTRUTURA DOS CAPÍTULOS
Estruturada em seis capítulos, a presente pesquisa reúne evidências apoiadas em referências teóricas e em dados levantados em campo, todos visando atingir o objetivo geral da pesquisa. Assim os assuntos nela abordados apresentaram-se da seguinte forma:
No segundo capítulo é apresentada a revisão bibliográfica que visa reunir a fundamentação teórica do trabalho. Assim os assuntos nela abordados referem-se a indústria cerâmica vermelha no Brasil, aspectos relevantes do distrito industrial cerâmico de São Miguel do Guamá, tipos de biomassas renováveis existentes no mundo e no Brasil, panorama da produção agrícola no Estado do Pará, análise econômica da utilização de resíduos de biomassa vegetal em fornos cerâmicos e formas de mitigação dos custos de aquisição desses combustíveis.
O terceiro capítulo trata do método adotado para pesquisa, iniciando com a caracterização e delineamento da pesquisa, apresentando na sequência a ordem de procedimentos empregados na elaboração da revisão bibliográfica, no roteiro para entrevistas semi-estruturadas e suas diretrizes, para o estudo de caso e para os resultados, análises e conclusões.
No quarto capítulo são apresentados os resultados obtidos nas entrevistas realizadas no estudo de caso e a análise desses resultados, apresentando gráficos e estimativas da demanda energética de três indústrias cerâmicas pesquisadas e a oferta energética a partir da queima de resíduos do arroz do milho e da mandioca. O quinto capítulo apresenta as conclusões e considerações finais além da resposta à questão de pesquisa e recomendação para trabalhos futuros.
No capítulo final são apresentadas as referências bibliográficas utilizadas na dissertação.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 PANORAMA DA INDÚSTRIA CERÂMICA VERMELHA NO BRASIL
No Brasil, o segmento das Indústrias de cerâmica vermelha produz insumos muito utilizados na construção civil como: tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, lajotas e outros. No caso das lajotas, embora seja comum associá-las a esse segmento, de acordo com a ABC (2012) o mais correto é enquadrá-las como materiais de revestimento. De acordo com Gallucci e Cunha (2008) a cerâmica vermelha insere-se no setor de não metálicos, juntamente com cimento, cerâmica de revestimento, vidro e cal.
Caracteriza-se ainda por ser um segmento formado em sua maior parte por pequenas e médias empresas, as quais utilizam processos de produção com características artesanais muito fortes, resultando em baixa produção e rentabilidade, onde a maioria da mão de obra é familiar e a oferta de emprego é assegurada por operários de baixa qualificação profissional.
Nos últimos vinte anos houve um número expressivo de empresas que encerraram suas atividades em decorrência de fatores como baixa participação da construção civil no PIB do país, maior competitividade entre os produtos da cerâmica vermelha e maior controle da legislação ambiental (ARAGÃO et al, 2008), todavia Cabral Júnior et al (2011, p. 24) observam que: “Se por um lado ocorreu este decréscimo, a produção média por empresa subiu substancialmente, passando das 370.000 peças/mês para números superiores a 1.000.000 de peças/mês.”
Tabela 1 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (em bilhões de unidades)
PRODUTOS 2001 2002 2003 2004 2005
Blocos/tijolos
Telhas 25,5 4,6 25,2 4,6 25,2 4,6 25,2 4,6 15,6 48
TOTAL 30,1 29,8 29,8 29,8 63,6
Fonte: Associação Nacional da Indústria Cerâmica (ANICER).
Proposta pelo Ministério das Minas e Energia, a estimativa presente na Tabela 2 compreende a produção brasileira de cerâmica vermelha nos anos de 2006, 2007 e 2008, em bilhões de peças. Observa-se que de 2006 a 2008 o aumento na produção das peças cerâmicas foi de aproximadamente 12%, sendo o maior salto da produção, registrado entre os anos de 2007 e 2008, de aproximadamente 6%.
Tabela 2 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (109 peças)
PRODUTOS 2006 2007 2008
Blocos/tijolos Telhas
49,7
16,2 52,1 17,4 55,2 18,4
TOTAL 65,9 69,5 73,7
Fonte: Estimativa do Ministério das Minas e Energia (apud ETENE, 2010, p. 9).
A Tabela 3 apresenta, até o ano de 2008, a produção regional de cerâmica vermelha (mil milheiros/mês) no Brasil, nela percebe-se que a maior produção representada por 44,38% foi atribuída à região sudeste, seguida da região sul por 21,34% e região nordeste por 21,25%. Nota-se que a região norte foi a que menos contribui com a produção nacional de cerâmica vermelha (4,34%), seguido da região centro-oeste com 8,69%.
Tabela 3 - Produção brasileira por Região (mil milheiros/mês) – 2008
REGIÃO PRODUÇÃO %
Nordeste 1.595,88 21,25
Sudeste 3.332,94 44,38
Sul 1.602,63 21,34
Norte 325,93 4,34
Centro Oeste 652,62 8,69
Total 7.510,00 100
Considerando a classificação de indústrias cerâmicas no Brasil, Santos (2003), propôs definir o perfil de uma empresa cerâmica a partir do consumo de argila e do volume de produção. A Tabela 4 apresenta o perfil da empresa cerâmica classificada em: microempresa, pequena empresa, média e grande. Nota-se que a definição apresentada não descrimina o volume de produção por produto, mas percebe-se que o consumo de argila utilizado pela microempresa chega ao valor máximo de 15% do consumo atribuído a grande empresa.
Tabela 4 - Produção brasileira de cerâmica vermelha (em bilhões de unidades)
Perfil Consumo de argila m³/mês Produção peças
Microempresa 150 Até 100 mil
Pequena empresa 150 e 700 100 e 300 mil
Média 700 e 1000 300 e 800 mil
Grande Mais de 1000 Acima de 800 mil
Fonte: SEBRAE (2012).
Os dados informados pelas duas principais associações do setor ceramista do Brasil, quanto ao número de indústrias cerâmicas e olarias existentes, apresentaram-se compatíveis. Para a ANICER (2012) o mercado conta com aproximadamente 6.903 indústrias cerâmicas e olarias. Já a Associação Brasileira de Cerâmica (ABC, 2012) admite que para a cerâmica vermelha existam mais de 6.000 empresas, em sua maioria de micro, pequeno e médio porte.
De acordo com a ANICER (2012), o número de empregos gerados pelo setor e seu faturamento anual é, respectivamente, de 293 mil empregos diretos, aproximadamente 900 mil indiretos e faturamento anual de R$ 18 bilhões.
Atualmente a construção civil com volume de produção girando em torno de 5,1% do PIB, demanda um volume expressivo de insumos materiais, sendo indispensável, no caso da cerâmica vermelha, a garantia do fornecimento principalmente por indústrias locais. Fato este que não ocorre em algumas regiões do Brasil, pois o suprimento só tem sido possível por meio de importação de produtos cerâmicos de distritos industriais vizinhos, como exemplo, observa-se a região metropolitana de Belém que para ter sua necessidade atendida muitas vezes recorre ao fornecimento prestado por indústrias ceramistas localizadas nos Estados do Piauí e Tocantins.
renda têm alavancado, em todas as regiões do país, a demanda por materiais empregados nas edificações, notadamente blocos, tijolos e telhas cerâmicas, induzindo às indústrias de cerâmica vermelha a uma crescente expansão.
2.2 ASPECTOS RELEVANTES DO DISTRITO INDUSTRIAL CERÂMICO DE SÃO MIGUEL DO GUAMÁ
A partir da década de 1980 a atividade cerâmica no município de São Miguel do Guamá passou a ter destaque no cenário econômico local e estadual principalmente com a instalação de unidades produtivas industriais, as quais substituíram as olarias, responsáveis pela transformação da argila em telhas e em tijolos cerâmicos.
Responsável por uma das principais atividades econômicas do município, o distrito industrial cerâmico é formado por aproximadamente 42 indústrias, onde 32 delas encontram-se localizadas no município de São Miguel do Guamá e 20 dessas são associadas ao Sindicato das Indústrias Cerâmicas (SINDICER). É responsável pela fabricação de tijolos e telhas cerâmicas com uma produção mensal aproximada de 35 milhões de tijolos e 10 milhões de telhas, representando 92% da oferta estadual.
É considerado o maior distrito industrial cerâmico da região Norte do Brasil, superando Municípios produtores como Abaetetuba, Inhangapi e Marabá. A alta produtividade e qualidade alcançadas é consequência da inserção de modernos equipamentos e máquinas no processo produtivo das indústrias cerâmicas do distrito.
As indústrias cerâmicas do município de São Miguel do Guamá são do tipo familiar e não familiar, onde naquelas estão envolvidos principalmente os cônjuges que desempenham tarefas da administração, produção e vendas.
No geral o tempo mínimo de existência das indústrias Cerâmicas de São Miguel do Guamá é de 18 anos e o máximo de 26 anos, onde a estruturação dessas empresas ocorreu com base em conhecimentos práticos devidos meramente à experiência para o desenvolvimento do modo de produção.
aproximadamente 1.410.430 habitantes (IBGE, 2012) o que automaticamente impulsiona a demanda por produtos cerâmicos oriundos de São Miguel do Guamá. A Tabela 5 apresenta a relação dos principais Municípios atendidos pela produção cerâmica do distrito industrial cerâmico em questão, bem como a distância rodoviária (km) desses Municípios para São Miguel do Guamá.
Tabela 5 – Municípios atendidos e as distâncias rodoviárias percorridas para o fornecimento de produtos cerâmicos oriundos do distrito industrial de SMG
Municípios Mesorregião Distância (km)
Belém Belém 148
Marituba Belém 126
Ananindeua Belém 128
Santa Isabel do Pará Belém 103
Benevides Belém 115
Castanhal Belém 72,9
Salinópolis Nordeste 135
Bragança Nordeste 120
Capitão-Poço Nordeste 65,4
Paragominas Sudeste 160
Mãe do Rio Nordeste 49,8
Concórdia do Pará Nordeste 96,2
Tomé-Açu Nordeste 149
Fonte: Baseado em Cordovil (2010) e Rota das Cidades4 (2012).
Concernente à etapa de queima das peças cerâmicas, as indústrias no geral utilizam como biomassa o pó de serragem e outras sobras de madeira, além do caroço do açaí, utilizado geralmente em conjunto com o pó de serragem. De acordo com Cordovil (2010) nos anos de 2008 e 2009 a utilização de biomassa em fornos de nove indústrias cerâmicas de São Miguel do Guamá foi realizada conforme apresentado a Tabela 6.
Tabela 6 - Consumo de pó de serragem nas indústrias cerâmicas de SMG
Indústria Biomassa utilizada Consumo de Pó de
Serragem em m³
Telha Forte Caroço de Açaí e Pó de Serragem 29. 400
Barreira Caroço de Açaí, Pó de Serragem e Lenha 120.000
Bastos Pó de Serragem e Lenha 250
Yokoyama Pó de Serragem 735
São Francisco Caroço de Açaí e Pó de Serragem 1956
Vale do Guamá Pó de Serragem e Lenha 3600
Barro Bom Caroço de Açaí e Pó de Serragem 675
FM Lima Caroço de Açaí, Pó de Serragem e Lenha 800
Kamiraga Pó de Serragem e Lenha 43.200
Fonte: Baseado em Cordovil (2010).
Para o mesmo período, a produção média mensal de tijolos, entendendo-se como aquela pronta para a comercialização, considerando um total de quinze indústrias cerâmicas, foi de 176.000 tijolos.
Ressalta-se quanto ao combustível atualmente utilizado nos fornos das indústrias cerâmicas de São Miguel do Guamá, que estes se encontram ameaçados, dado a possibilidade de escassez em decorrência da elevada demanda energética atribuída não somente as industriais cerâmicas em discussão, mas a outros segmentos industriais. Todavia pressupõe-se que tal ameaça pode ser evitada a partir do momento em que novas fontes renováveis de energia forem apresentadas como combustível alternativo. Sendo assim, a seguir serão apresentados alguns tipos de biomassa renovável aproveitáveis para fins energéticos.
2.3 FONTES DE BIOMASSA RENOVÁVEL EXISTENTES NO MUNDO E NO BRASIL
Referente a geração de energia a partir da utilização de resíduos, Cortez, Lora e Ayarza (2008, p. 17) explicam: “A principal fonte para gerar energia da biomassa está nos resíduos. Os resíduos gerados em todo o mundo são recursos de grande potencial para a obtenção de energia apenas sob uma adequada exploração”.
A possibilidade da substituição de vegetais lenhosos e combustíveis fósseis por combustíveis de resíduos vegetais não lenhosos representa também uma oportunidade para preservação dos recursos florestais que seriam utilizados como combustíveis, além de contribuir para a redução de emissões de gases de efeito estufa, notadamente o metano, com poder estufa 21 vezes maior que o CO2,
gerado por meio da decomposição natural de resíduos agrícolas (agroindustriais) lançados na natureza, onde ao fermentarem pela ação de bactérias geram o gás metano (CH4).
Para Cortez, Lora e Ayarza (2008, p. 18), a expressiva participação dos resíduos florestais na disponibilidade de biomassa em alguns países ocorre “pelas grandes quantidades geradas na colheita e na ação industrial”.
O World Energy Council5 (WEC, 2005 apud ANEEL, 2008, p. 66) divulgou
estudo apresentando o consumo mundial de energia a partir da biomassa de madeira. Nele se percebeu que a Ásia, o maior consumidor mundial, demandou 7.795 PJ (peta joules6), energia proveniente somente do uso da lenha.
A Tabela 7 apresenta o consumo energético mundial em 2005, a partir do consumo de combustíveis a base de madeira. Nota-se que dentre as três formas de combustíveis estudados, a lenha foi o que apresentou maior consumo em todos os países pesquisados, com destaque para o Caribe com demanda energética de 7.795 PJ seguido da África com 5.633 PJ. Os Países da América Latina juntos consumiram 2.378 PJ de energia proveniente da combustão da lenha.
Tabela 7 – Consumo energético mundial a partir de combustíveis a base de madeira em 2005 (PJ)
Países Lenha Carvão Vegetal Licor Negro Total
África 5.633 688 33 6.354
América do Norte 852 40 1.284 2.176
Países da América Latina e Caribe 2.378 485 288 3.150
Ásia 7.795 135 463 8.393
Europa 1.173 14 644 1.831
Oceania 90 1 22 113
TOTAL 17.921 1.361 2.734 22.017
Fonte: WEC (2007 apud ANNEL, 2008).
Após perder espaço para os combustíveis fósseis, a utilização da lenha como biomassa tem sido ainda substituída, atualmente no mundo, pelo aproveitamento de resíduos vegetais. Cortez, Lora e Ayarza (2008) observam que é grande a produção mundial dos principais produtos agrícolas, cujos resíduos são reutilizáveis como energia térmica renovável.
De acordo com o CENBIO (2012) atualmente o cultivo e o consumo do milho ocorrem em todos os continentes e sua produção só é menor que a do trigo e do arroz.
5
World Energy Council (WEC).Disponível em: <www.worldenergy.org>.
Em relação a cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) Cortez, Lora e
Ayarza (2008, p. 17) esclarecem que é a matéria-prima com maior produção em todo o mundo. No Brasil, onde o volume de produção da cana-de-açúcar encabeça o ranking mundial, sua oferta chega a 400 milhões de toneladas anuais, seguido por Índia, China, Tailândia, Paquistão e México.
A Tabela 8 permite observar a produção agrícola mundial dos principais produtos agrícolas para geração de energia, juntamente com o quantitativo de seus resíduos gerados. Observa-se que apesar da produção da cana de açúcar representar aproximadamente o dobro da produção de milho, a quantidade de resíduos gerados com a produção de milho revelou-se superior a quantidade gerada pela produção da cana. Vale ressaltar que para fins energéticos o sabugo do milho representa o principal elemento da biomassa.
Tabela 8 - Produção mundial dos principais produtos agrícolas para a geração de energia
Matéria-Prima Produção (Mt)* Produção de resíduos (Mt)**
Cana (bagaço) 1.318.178.070 395.453.421
Arroz (casca) 608.496.284 172.934.643,9
Mandioca (rama) 195.574.112 58.261.527,96
Milho (palha e sabugo) 705.293.226 934.442.995,1
Soja (restos de cultura) 206.409.525 320.966.811,4
Algodão 67.375.042 11.843.760,5
Beterraba 237.857.862 -
* FAO, 2004 ** Calculado.
Fonte: Cortez, Lora e Ayarza (2008).
Em nível nacional, a geração de energia térmica a partir da queima de resíduos de biomassa, oriundos de culturas agrícolas, agroindústrias e de extrativismo vegetal, representa uma importante alternativa à matriz energética brasileira, em face da constatação do potencial calorífico proveniente da conversão de energia em calor, capaz de oferecer o suprimento energético a diversos segmentos indústrias.
território, o Brasil dispõe de uma grande variedade de resíduos agrícolas e agroindústrias cujo bioprocessamento seria de grande interesse econômico e social”.
Souza (2011) esclarece que o uso de lenha como biomassa representava, até a primeira metade do século XX, 50% da oferta energética no Brasil, onde seu uso se dava em ambientes domésticos e industriais e também para a produção de carvão vegetal.
Segundo o Ministério de Minas e Energia (2003 apud BAJAY; FERREIRA, 2005) a oferta energética primária oriunda de fontes renováveis no Brasil apresentou crescimento de 9,7% entre 1987 e 2002, enquanto a produção de energia a partir de fontes não renováveis teve crescimento de 145,9% no mesmo período. Vale ressaltar que diante da grande variedade de produtos agrícolas, somente alguns desses produtos poderiam ser utilizados para a geração de energia térmica, devido à possibilidade de existirem resíduos não reutilizáveis para obtenção de energia e à indisponibilidade daqueles produtos em determinadas regiões (SOUZA, 2011).
Segundo o Atlas de Energia Elétrica do Brasil (ANEEL, 2008), a biomassa pode ser classificada de acordo com sua origem em: florestal (principalmente a madeira), agrícola (soja, arroz e cana-de-açúcar, entre outros) e rejeitos urbanos e industriais (sólidos ou líquidos, como o lixo).
De acordo com Cortez, Lora e Ayarza (2008), no Brasil, a biomassa obtida de resíduos encontra-se presente na forma de resíduos vegetais, resíduos sólidos urbanos, resíduos industriais, resíduos animais ou de resíduos florestais. Para o CENBIO (2012), as fontes de biomassa são diferenciadas entre si por meio de suas características ou origens. Ressalta ainda que para efeito de geração de energia importa que tais diferenças sejam consideradas.
(domiciliares e comerciais) e os industriais (beneficiamento de produtos agrícolas e florestais).
Figura 2 - Classificação dos tipos de biomassa
Fonte: Ministério de Minas e Energia (1982 apud CORTEZ; LORA; AYARZA, 2008).
Apesar das diferenças conceituais quando da análise de trabalhos de outros autores, o CENBIO (2012) propôs a separação de biomassa em três principais grupos, quais sejam: vegetais não lenhosos; vegetais lenhosos; e resíduos orgânicos. A Figura 3 apresenta os três grupos distintos e seus respectivos processos de conversão energética da biomassa. Ressalta-se quanto à possibilidade do emprego de biomassa para combustão direta, o uso de biomassa de resíduos agroindustriais, aquáticos, agropecuários, madeiras e urbanos.
BIOMASSA
Vegetais Não Lenhosos
Sacarídeos
Celulósicos
Amiláceos
Aquáticos
Vegetais
Lenhosos Madeiras
Agrícolas
Urbanos
Industriais
Óleos Vegetais Resíduos
Orgânicos
Figura 3 - Principais grupos das fontes de biomassa e fluxograma de processos de conversão energética
Fonte: Balanço Energético Nacional – BEM. Brasília: MME, 1982. (adaptado por CENBIO)
Para efeito desta pesquisa serão abordados apenas os resíduos vegetais, industriais e florestais, os quais serão o foco do estudo de caso.
2.3.1 Resíduos vegetais
prontamente aplicáveis ao estudo de caso seriam os do grupo dos sacarídeos, celulósicos e amiláceos.
Sacarídeos Cana-de-açúcar; Beterraba, etc.
Celulósicos Capim-elefante;
Gramíneas forrageiras, etc.
Amiláceos Milho; Mandioca; Batata doce, etc.
Oleaginosas
Óleo de girassol; Óleo de soja;
Óleo de mamona, etc.
Aquáticos Aguapé ou lírio aquático; Algas; Microalgas.
Quadro 1 - Principais grupos de vegetais não lenhosos Fonte: Adaptado de CENBIO (2012).
Cortez, Lora e Ayarza (2008, p. 20) explicam que os produtos agrícolas reutilizáveis para geração de energia “são constituídos basicamente de palha, folhas e caules, e têm um poder calorífico médio de 15,7 MJ/kg de matéria seca”. Souza (2011) ressalta que no Brasil a biomassa de resíduos agrícolas origina-se de uma variedade de culturas existente tais como: algodão, milho, mandioca, arroz, cana-de-açúcar, amendoim, etc.
No âmbito das lavouras permanentes, dados do IBGE (2012) apontam para quantidade agrícola de culturas no Brasil nos anos de 2006 a 2010. Destaca-se no ano de 2010, a produção de 1.891.687 mil frutos de coco-da-baía. A Tabela 9 apresenta a quantidade produzida das culturas de coco-da-baía e dendê, importantes culturas no Brasil. Nota-se que de 2008 a 2010 a produção de coco-da-baía apresentou queda em relação ao período de 2006 a 2008. Diferente do dendê que de 2006 a 2010 apresentou produção crescente.
Tabela 9 - Produção agrícola de lavouras permanentes Produção agrícola no Brasil
Lavouras permanentes 2010 2009 2008 2007 2006
Coco-da-baía (Mil frutos) 1.891.687 1.973.366 2.149.322 1.887.336 1.985.478
Dendê (cacho de coco) (toneladas) 1.292.713 1.122.399 1.091.104 1.073.727 1.207.276
Souza (2011, p. 22), explica que o coco-da-baía (Cocos nucifera L.), dado
seu potencial, representa um importante insumo para o setor de geração de energia elétrica. Em relação ao dendê destaca-se que a extração de seu óleo vegetal, permite a combustão em caldeiras e motores de combustão interna para geração de energia elétrica, possibilitando o atendimento do serviço elétrico a comunidades isoladas. O Sustaiaible Carbon (2012) esclarece que o cultivo do dendê ocorre em
áreas tropicais com elevados índices de calor e umidade, além de representar “uma solução de alta produtividade e preço baixo para o processo de produção da cerâmica”.
Vale, Barroso e Quirino (2004) observam que a biomassa composta de coco, resulta em maior qualidade para fins energéticos, dado a maior geração de calor por unidade de volume e menos teor de cinzas. Ressalta-se quanto ao teor de cinzas que a determinação de sua quantidade gerada na combustão da biomassa, permite avaliar de forma prévia a qualidade de energia produzida.
No âmbito das lavouras temporárias, dados do IBGE (2012) apontam para quantidade agrícola de culturas no Brasil nos anos de 2006 a 2010. Destaca-se no ano de 2010, a produção em maior escala da cana-de-açúcar, cuja quantidade produzida chegou a 717.462.101 toneladas. Atualmente seu cultivo pode ser visto em todo território brasileiro, onde as regiões com maior produção, em ordem de participação são: Sudeste; Centro-Oeste; Nordeste, Sul e Norte (CENBIO, 2012).
A Tabela 10 apresenta a quantidade produzida das principais culturas agrícolas no Brasil. Merece destaque a produção da cana-de-açúcar que dentre as lavouras temporárias apresentadas foi disparada a maior desde 2006.
Tabela 10 - Produção agrícola de lavouras temporárias Produção agrícola no Brasil
Lavouras temporárias 2010 2009 2008 2007 2006
Amendoim (em casca)
(toneladas) 261.455 255.662 312.802 263.440 249.916
Arroz (em casca)
(Toneladas) 11.235,986 12.651.144 12.061.465 11.060.741 11.526.685
Cana-de-açúcar
(Toneladas) 717.462.101 691.606.147 645.300.182 549.707.314 477.410.655
Mandioca (Toneladas) 24.524.318 24.403.981 26.703.039 26.541.200 26.639.013
Milho (em grão) (Toneladas)
55.394.801 50.719.822 58.933.347 52.112.217 42.661.677
Macedo e Cortez (2005) explicam que a produção brasileira de cana-de-açúcar representa 25% da produção mundial, compreendidos em 13,5% da produção mundial de açúcar e 55% da produção de álcool.
Outro tipo de biomassa com potencial energético origina-se do amendoim o qual segundo Souza (2011, p. 25) gera como resíduos a casca e ramas que podem ser aproveitadas “como biomassa residual para possível conversão energética”, sendo seu poder calorífico inferior da ordem de 4,28MJ/kg (COELHO; PALHETA; FREITAS, 2000).
Semelhante ao amendoim, o arroz, com poder calorífico inferior (PCI) da ordem de 3,38 MJ/kg (COELHO; PALHETA; FREITAS, 2000 apud COELHO, 2008), gera como resíduos a casca, a qual pode representar uma importante fonte de biomassa para matriz energética brasileira. Em artigo técnico publicado pelo Irga7 (2008 apud ENNES, 2009), observou-se que a casca corresponde a 22% da produção de arroz e que 500 kg de casca de arroz equivalem a 1 barril de petróleo.
Segundo Ennes (2009) os resíduos da produção de mandioca (Manihot esculento Crantz) se apresentam como líquidos ou sólidos. Os sólidos
representados por ramas, cepa, descarte, cascas, farelo e crueira. De acordo com Viega (2012) o PCS dos resíduos de mandioca em média corresponde a 17,21 MJ/kg. Vale ressaltar que o resíduo na forma de farelo pode ser utilizado para produção de briquetes.
Outros tipos de resíduos considerados aproveitáveis para geração de energia são aqueles oriundos do cultivo do milho (Zea mays L.), onde a biomassa é obtida a
partir do processamento desses resíduos. Segundo o Atlas de Energia Elétrica do Brasil (ANNEL, 2008, p. 68) “do milho é possível utilizar, como matéria-prima para energéticos o sabugo, colmo, folha e palha”. Rendeiro (2008) esclarece que o briquete da palha de milho pode ser usado como combustível em caldeiras e queimadores industriais e fornos.
Em recente pesquisa, Souza (2011) avaliou a partir de uma produção de 8 980 000 kg de milho (sabugo), a quantidade de resíduos e a quantidade de energia térmica que pode ser gerada a partir desses resíduos. Os resultados obtidos apresentaram, respectivamente, os valores de 1 975 600 kg e 30 196 935 366 kJ. O poder calorífico superior (PCS) e o poder calorífico inferior (PCI) foram da ordem de
16,95 MJ/kg e 15,28 MJ/kg respectivamente. No Brasil há cultivo do milho em todas as regiões.
Dentre as alternativas de biomassa de resíduos vegetais destaca-se a utilização da gramínea (Poaceae) capim elefante (Pennisetum purpureum Schumach) que segundo o CENBIO (2012) seu uso para fins energéticos é
realizado por meio das seguintes formas:
Combustão direta; Gaseificação; Carvoejamento;
Hidrólise do bagaço – álcool
De acordo com Sustainable Carbon (2012) a utilização do Capim elefante
como biomassa renovável representa uma excelente alternativa energética para o setor ceramista brasileiro. Ressalta que “ao plantar essa gramínea o ceramista garante o abastecimento de biomassa para sua produção e diminui a dependência com fornecedores”. Rocha, Souza e Damasceno (2009, p. 4) advertem quanto ao cuidado que se deve ter na escolha das mudas, pois a “utilização de mudas de boa qualidade é de extrema importância para o bom crescimento da cultura”.
De acordo com Zanetti et al (2010) o capim elefante possui metabolismo C4,
o que confere à gramínea a característica de possuir alta eficiência fotossintética na incorporação de CO2 atmosférico e no uso dos recursos hídricos. Ressalta-se que o
emprego do capim elefante em fornos de indústrias cerâmicas, em substituição a biomassas renováveis, reduz a emissão de gases de efeito estufa, possibilitando com isso a geração de créditos de carbono para o produtor (SUSTAINABLECARBON, 2012).
Vilela e Cerize (s.d., p. 10) observam que o teor de fibra, presente no capim elefante, representa um parâmetro importante a ser analisado para a obtenção de energia, sendo importante mensurar dentro das fibras, “os teores dos componentes ricos em carbono e aqueles com elevado poder calorífico, como lignina e celulose”.
2.3.2 Resíduos industriais
Para Cortez, Lora e Ayarza (2008) os resíduos industriais são aqueles oriundos do beneficiamento de produtos agrícolas ou florestais. No caso dos produtos florestais, tem-se a indústria madeireira que gera resíduo a partir do beneficiamento de toras. Como exemplos desses resíduos destacam-se: a casca, cavaco, costaneira, pó de serra, maravalha e aparas.
Murara Júnior (2012, p. 92) observa que a umidade presente na madeira afeta diretamente no processo de queima da mesma, influenciando de forma negativa seu poder calorífico.
Outros segmentos industriais com potenciais para oferta de biomassa a partir do aproveitamento de seus resíduos são as indústrias de alimentos e de bebidas que segundo Cortez, Lora e Ayarza (2008) geram resíduos da fabricação de sucos e aguardente (laranja, caju, abacaxi, cana-de-açúcar etc.), no beneficiamento de arroz, café, trigo, milho (sabugo e palha), coco da Bahia, amendoim, castanha de caju etc.
De acordo com o INFOENER (2012) no setor de papel e celulose observa-se a existência de indústrias de papel e industriais de celulose, e ainda indústrias integradas, estas caracterizadas pela produção de papel e celulose. Nesses casos, os resíduos da produção são considerados diferenciados, todavia, no âmbito geral, se apresentam na forma de casca, cavaco e lixívia. A Tabela 11 apresenta a disponibilidade de resíduos oriundos da atividade agroindustrial referente aos segmentos de cana-de-açúcar, celulose e café, bem como o poder calorífico superior gerado a partir da combustão desses resíduos.
Tabela 11 – Disponibilidade de resíduos agroindustriais
Resíduos Produção Poder Calorífico Superior
(MJ/kg) base seca Disponibilidade
Bagaço da cana-de-açúcar 250 – 300 kg/ton
cana 18,4 100%
Licor negro 2,5 – 2,8 ton/ton
celulose 12,5 80%
Borra de café 4,5 ton/ton café
solúvel 14,6 60 a 80%
2.3.3 Resíduos florestais
Para Cortez, Lora e Ayarza (2008, p. 24) os resíduos florestais são aqueles representados por todo material deixado na coleta da madeira, no caso de florestas, bosques naturais e reflorestamento. São também resíduos do processamento da madeira aqueles representados pela serragem e aparas.
Gomes e Sampaio (2004, p. 1) ressaltam que a utilização de resíduos de madeira tem cooperado para a eficiência dos recursos florestais, oferecendo uma nova alternativa socioeconômica às empresas, ambientalmente apropriadas ao gerenciamento de resíduos sólidos industriais.
Migliorini (1980 apud BRAND et al, 2009) esclarece que as indústrias que empregam a madeira como matéria-prima, sem exceção, geram uma quantidade grande de resíduos, tanto na indústria como na floresta. Quando não destinados adequadamente, esses resíduos podem representar sério problema tanto ambiental quanto logístico.
Para Brand et al (2009, p. 15) dentre as alternativas para eliminar transtornos advindos da utilização da biomassa florestal tem-se a compactação pela briquetagem, a qual agrega valor à biomassa, propiciando a oferta de combustível uniforme, limpo, com maior densidade, umidade uniforme, poder calorífico elevado, queima uniforme, e maior rendimento na eficiência da combustão e liberação de calor.
De acordo com Coelho et al (2008, p. 11) a geração de resíduos a partir da silvicultura pode ser relacionada a três diferentes fases: “1. A deixada no campo posteriormente ao corte. Esta representando 15%. 2. A do preparo da madeira. Representando (50%); 3. A proveniente da indústria moveleira (20%)”.
Para Cortez, Lora e Ayarza (2008) a cadeia produtiva de serrados gera resíduos distribuídos em 7% de casca, 10% de serragem e 28% de pedaços, não considerando as perdas provenientes da extração da madeira. Para Hueblin (2001 apud CORONEL et al, 2007, p. 9), os principais resíduos oriundos da atividade madeireira são:
1. Serragem: resultantes da operação das serras, podendo chegar a 12% do volume total da madeira;
2. Cepilhos ou maravalhas: gerados pelas plainas, nas indústrias de beneficiamento. Podem chegar a 20% do volume total de matéria-prima; 3. Lenha ou cavacos: representadas por costaneiras, aparas, refilos,
Em relação às fontes de biomassa renovável existentes no mundo e no Brasil observou-se que os resíduos gerados a partir de atividades agrícolas, agroindústrias e de extrativismo vegetal são recursos com potencial energético absorvido pela demanda de vários segmentos indústrias presentes tanto em países desenvolvidos quanto em desenvolvimento onde a natureza desses combustíveis pode ser relacionada à categoria de resíduos vegetais, sendo classificadas a partir de suas origens em florestal, agrícola e de rejeitos urbanos e indústrias ou simplesmente agrupadas em vegetais não lenhosos, vegetais lenhosos e resíduos orgânicos.
2.4 PANORAMA DA PRODUÇÃO AGRÍCOLA NO ESTADO DO PARÁ
Importante aspecto a ser considerado quanto ao aproveitamento de combustíveis de resíduos de bioamassa vegetal é a presença de atividades agrícolas e/ou agroindustriais, que sinalizarão para uma possível oferta de combustíveis para os segmentos industriais em questão. Tornando-se fundamental a identificação tanto das culturas existentes quanto dos Municípios produtores localizados no Estado do Pará.
2.4.1 Disponibilidade de biomassa para fins energéticos
As principais atividades que movimentam a economia no Estado do Pará são o extrativismo, a agricultura, a pecuária e a indústria. Na agricultura, o Pará é destaque na produção de dendê, mandioca e pimenta-do-reino, sendo o maior produtor do Brasil (PACIEVITCH, 2012). Para fins energéticos merecem destaque, no âmbito do Estado do Pará, a cultura do coco-da-baía, arroz em casca, cana-de-açúcar, mandioca e o dendê (coco). No extrativismo vegetal, para fins energéticos merecem destaque a produção de açaí, castanha do Pará, buriti (coco), buriti (palha), cupuaçu, pupunha e o babaçu (coco). Quanto ao cultivo do abacaxi, o Pará apresenta-se como o segundo maior produtor nacional (SAGRI, 2012).
Para fins desta pesquisa foram consideradas apenas as seguintes produções agrícolas e/ou extrativismo vegetal e/ou agroindustrial, relacionadas abaixo:
a) Dendê; b) Arroz;
d) Coco-da-baía; e) Açaí;
f) Mandioca; g) Cacau;
h) Castanha do Pará; i) Cupuaçu;
j) Milho
Sendo assim importantes aspectos referentes a cada uma delas são apresentados a seguir. Ressaltando que a ausência de dados caracterizando algumas das culturas acima descritas decorreu pela indisponibilidade de informações e publicações suficientes sobre o assunto abordado.
2.4.1.1 Dendê
Formado pelas unidades situadas em Tailândia, Acará, Belém e São Paulo, o Grupo AGROPALMA representa a maior empresa produtora de óleo de palma com participação de 75% do mercado (HOMMA, 2001). Empresas como DENPASA situada no município de Santa Bárbara do Pará; DENTAUÁ no município de Santa Isabel do Pará; MARBORGES presente nos Municípios de Moju e Acará; BIOVALE em Concórdia do Pará e outros Municípios e ADM em São Domingos do Capim, dentre outras empresas, também possuem participação no cultivo do dendê.
Segundo dados do Levantamento Sistemático da Produção Agrícola do Estado do Pará (IBGE, 2012), no mês de novembro de 2012, a produção do dendê foi de 175.000 toneladas.
2.4.1.2 Arroz
O cultivo do arroz no Estado do Pará encontra-se presente em quase todos os seus Municípios. Segundo dados do levantamento da Produção Agrícola, realizado pelo IBGE, em novembro de 2012, a produção foi de 194.238 toneladas para a primeira safra. Os Municípios com maior produção foram: Belterra, Cumaru do Norte, Dom Eliseu, Floresta do Araguaia, Irituia, Itaituba, Paragominas, Rurópolis, Santarém, Tucuruí e Ulianópolis (IBGE, 2012). Conforme informado anteriormente o poder calorífico inferior (PCI) da casca é de 13,40 MJ/kg (ENNES, 2009).
2.4.1.3 Cana-de-açúcar
Segundo levantamento sistemático da produção agrícola do Estado do Pará (IBGE, 2012) no mês de novembro de 2012 a produção de cana-de-açúcar com 750.858 toneladas correspondeu a quarta maior do Estado, perdendo para a produção de mandioca, a maior do Estado, seguido do dendê e açaí. Com maior participação na produção do Estado, o município de Ulianópolis foi responsável por 94% da produção Estadual no período em análise, seguido de Nova Ipixuna, Santa Maria das Barreiras e São João do Araguaia.
Em estudo realizado pela Universidade Estadual de Campinas o qual buscou analisar o poder calorífico superior (PCS) do bagaço e palha de cana foi obtido para a palha da cana o valor de 15,20 MJ/kg e para o bagaço de cana o valor de 17,88 MJ/kg.
2.4.1.4 Coco-da-Baía
No Estado do Pará a mais importante agroindústria responsável pela produção de coco é a Socôco cuja fazenda com aproximadamente 20 mil hectares possui cerca de 796 mil coqueiros plantados em cerca de cinco mil hectares. A fazenda encontra-se localizada no município de Moju a 266 km de Belém.
Em levantamento realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), no mês de novembro de 2012, o Pará foi responsável pela produção de 231.400 toneladas de coco-da-baía, com destaque para o município de Moju, que sozinho produziu 75.000 toneladas, seguido do município de Acará com 25.000 toneladas e Capitão Poço com 13.728 toneladas. Outros Municípios com significativa produção no mesmo período foram Bujaru, Tracuateua e Breu Branco. Em São Miguel do Guamá a produção obtida foi de 1.350 Toneladas.
Em estudo que buscou caracterizar o potencial energético da biomassa vegetal, Nogueira e Rendeiro (2008, p. 63) determinaram o poder calorífico superior (PCS) proveniente da combustão da fibra de coco, obtendo o valor de 18,67 MJ/Kg. Segundo o Sustainable Carbon (2012) o poder calorífico dos resíduos do coco é
assim distribuído:
1. Casca – 16,75 MJ/kg 2. Fibra – 12,56 MJ/kg 3. Quenga – 17,80MJ/kg
4. Haste do Coqueiro – 17,80 MJ/kg
Comparativamente, a lenha da caatinga possui poder calorífico superior (PCS) entre 17,10 MJ/kg e 19,18 MJ/kg.
2.4.1.5 Açaí
De acordo com Homma et al (2006) o açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.) é
